JPH0633444A - 建設施工用オーガーの土壌処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】軟弱地盤改良や基礎杭等の地中構造物の形成に
際し、オーガーフインに付着する土壌を確実に除去する
とともに改良土の再利用に際し、スムーズに流動させ
る。 【構成】流動化剤材タンク２３からの界面活性剤を含む
流動化剤材を剥土材プラントＡの水タンク２４の水と共
に混合攪拌タンク２２にて混合し剥土材タンク１９に貯
留し流量バルブ２０により所定流量にし、又、これに対
しエアータンク１６からの圧縮エアーを各調整バルブ１
７を介し気液混合状態で圧送し、剥土材２５をシャンク
９のジェットノズルからオーガー１のシャンク２、及
び、スパイラルフイン３に噴出衝突させてシャンクやス
パイラルフインに付着する掘削土壌を強制的に剥離除去
すると共に微細に壊砕し、シュート５から排土ポンプ７
に排出し、更に、バッチャープラントに於てセメントミ
ルクと混合攪拌し、改良土ポンプで輸送ホースよりスイ
ーベルジョイントを介し削孔３２内へ供給してソイルセ
メントコラムを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、軟弱地盤改良やソイ
ルセメントコラム等の地中構造物の構築の際に、当該地
盤を掘削するに用いるスパイラルフインタイプ等のオー
ガーのフインに付着する土壌を掘削中、或いは、掘削後
に確実に除去してスラリー化する技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、山岳地帯が広範囲を占め、
海岸線が長く入りくんでいる地勢の我が国にあっては、
国土の有効利用は極めて重要な問題であり、限られた平
野部に農耕用地は勿論のこと、各種の産業施設，住宅用
等の土地を確保するには、例えば、河川，湖沼の流域や
遠浅海岸等の軟弱地盤に対する所謂地盤改良や基礎杭や
連続地中壁等の構造物の構築は著しく重要であって、旧
くから種々の技術が研究，開発，改良がされて実用に供
されており、しかも、現在も未だ種々の検討がなされて
いる。

【０００３】而して、かかる軟弱地盤改良や地中構造物
の構築に際し、当該地盤に対し各種の改良材を注入した
り、排出土壌と置換的に充填する等の手段が広く用いら
れている。

【０００４】そして、当該削孔の掘削には当該地盤に搬
入セットした台車のリーダーに沿ってケーシングパイプ
やオーガーを設けて施工を行っているが、掘削の容易性
や動力，コスト，施工精度等の点でシャンクにスパイラ
ルフインをスクリュウ式に一体付設したオーガーが広く
用いられるようになり、ソイルセメントコラム等の地中
杭や連続地中壁等の施工に広く用いられるようになって
きており、施工作業促進にプラスしている。

【０００５】そして、各種オーガーによる削孔掘削に際
しては初期改良材の無吐出掘削を行った後該オーガーを
逆回転させたり、オーガーを所定ストローク引き上げる
ことにより後段で吐出する改良材の充填等のために掘削
土壌の排出を行っているが、地盤中の土壌は周知の如く
軟粘性土壌である態様がほとんどであり、したがって、
当該オーガーのスパイラルフインに排土が塊状等に付着
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これに対処するに、当
然のことながら、オーガーのスパイラルフインやシャン
クに付着する土壌の除去を行うことが考えられ、ウオー
タージェットやエアジェットのエネルギーで剥離除去す
る技術もあるが確実性を期すべく、一般的には極めて原
始的な作業として作業員がその都度スコップやカッター
等を用いて人手作業により機械的に剥離作業を行って剥
土したり、或いは、作業現場に於て臨機応変的に設けた
ブラケットに簡単なスクレーパーを取り付けてオーガー
の回転に伴って剥土するようにしているが、前者の場合
は極めて重筋労働を多く要し、しかも、危険を伴う難点
がある。

【０００７】又、塊状に排出される土壌について後段処
理への搬送処理等に抵抗が大きく作用し処理効率を低下
させる欠点がある。

【０００８】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく各種土木建設作業に広く用いられているオーガー
のシャンクやスパイラルフインに付着する掘削土壌の除
去、及び、後段等への搬送の問題点を解決すべき技術的
課題とし、オーガー本来の優れたメリットを何ら損なう
ことなく、その機能を確実に維持し、しかも、掘削土壌
の排出廃棄処理等の後段処理へ輸送もスムーズに行え、
反復しての施工にも充分使用可能であるようにして建設
産業における土木技術利用分野に益する優れた建設施工
用オーガーの土壌処理方法、及び、該方法に直接使用す
る装置を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、所定の地盤に対し当該
地盤改良やソイルセメントコラム等の地中構造物の構築
に際し、当該地盤に対しスパイラルフインをスクリュウ
状にシャンクに一体的に固設した等のオーガーを施工台
車のリーダーに沿わせて配設し、所定の削孔を掘削によ
り形成するプロセスにおいて、当該オーガーのフイン間
に挾持されて上昇する掘削土壌は当該オーガーの排土部
位に設けられたカバーフレームにオーガーのフインに対
向して臨ませたジェットノズルから水等の液体と界面活
性剤等を含む所定の流動化剤をミキサーにより混合攪拌
した剥土材を所定圧力の高圧の空気等の気体により圧送
し、そのプロセスにおいて気泡を含む気液混合状のもの
とされてフインに対しジェットとして噴出させ、そのエ
ネルギーによりフインに付着している掘削土壌を剥離除
去し、シュートを介し排出し、当該剥土材が気液混合流
体であることからフインやシャンクには何ら損傷を与え
ることなく、又、土壌を壊砕し、微細化液分によりスラ
リー化して流動性を付与し、流過抵抗を減少させ、その
結果、配管輸送等もスムーズに行え、排出された剥土は
更にセメントミルク等の改良材と共にオーガーのスイー
ベルジョイントを介し、そのシャンク内に圧送されてソ
イルセメントコラム等の地中杭等としてもスムーズに輸
送されることが出来るようにし、この間、剥土材の流量
や比重、そして、輸送気体の圧力等は適宜に設定値に調
整され、その際、オーガーはシングルタイプであって
も、併設多軸タイプであっても適用が可能であるように
した技術的手段を講じたものである。

【００１０】

【実施例】次に、この出願の発明の実施例を図面を参照
して説明すれば以下の通りである。

【００１１】当該実施例は多軸オーガーとしての３本の
オーガーを併設した態様である。

【００１２】図１、乃至、図４に示す基本的実施例にお
いては、オーガー１としてシングルフインタイプのもの
が示されており、削孔形成に対しての削孔助勢用の削孔
水送給や後段に於けるセメントミルク等の改良材を送給
する送給通路を内側に有する中空のシャンク２の外側面
にはスクリュウタイプのスパイラルフイン３が一体的に
設けられており、ガイド用、及び、土壌の揚土用のケー
シングパイプ４に同心的に内装され、図示しないクロー
ラタイプの台車のリーダーに沿って吊設され、上部には
同じく図示しないスイーベルジョイント、及び、その上
の駆動装置、及び、静圧付与装置が連結され、所定の地
盤に対する削孔を掘削され得るようにされている。

【００１３】而して、ケーシングパイプ４の所定の排土
部位にはシュート５が斜設され、ガイド６を介し排土ポ
ンプ７へ臨まされている。

【００１４】そして、該シュート５の背部にはカバーフ
レーム８が設けられてその内部には剥土材チャンバ９が
形成されてシャンク２に対し所定数のジェットノズル１
０，１０…を有するスリットパネル１１が設けられてい
る。

【００１５】尚、図２，図３に示す様に、全てのジェッ
トノズル１０，１０…は３本のオーガー１，１，１の各
スパイラルフイン３，３…に対し臨まされているもので
ある。

【００１６】而して、カバーフレーム８の剥土材チャン
バ９に設けられたインレット１２には剥土材圧送用の配
管１４の先端が開閉バルブ１３，１３' を有して接続さ
れ、その基端部にはコンプレッサー１５が接続された高
圧エアータンク１６に接続され、中途部分には圧力調整
バルブ１７、圧力計１８が介装されている。

【００１７】そして、剥土材圧送用配管１４の所定部位
には配管１４' を介し剥土材タンク１９が流量調整バル
ブ２０を介して接続されており、又、該剥土材タンク１
９にはポンプ２１を介し配管１４''により剥土材混合攪
拌タンク２２が接続され、該混合攪拌タンク２２には、
例えば、界面活性剤等の流動化剤の貯留タンク２３と水
タンク２４がそれぞれ開閉バルブ１３''，１３''' を介
して接続されて剥土材プラントＡを構成している。

【００１８】したがって、該剥土材プラントＡの剥土材
タンク１９からの剥土材は流量調整バルブ２０を介し剥
土材圧送配管１４からは高圧エアータンク１６からの高
圧エアーの圧力調整バルブ１７を介しての調整圧力によ
り気泡を含有する気液混合状態で剥土材チャンバ９に圧
送され、気液混合状態の剥土材２５として圧送され、ジ
ェットノズル１０，１０…より各オーガー１のスパイラ
ルフイン３、及び、シャンク２に対し図４に示す様に、
これらの表面に所定の動圧で噴出されて衝突し、各スパ
イラルフイン３の間に挾持された掘削土壌２６を運動エ
ネルギーにより壊砕し、剥離除去を行って剥土２６を排
土ポンプ７により所定に排出することが出来るようにさ
れている。

【００１９】上述装置プラント構成において、３連多軸
オーガー１，１，１により在来態様同様に所定の地盤に
対する削孔掘削を行い、当該各オーガー１の正逆転、及
び、引き上げにより掘削土壌２６はスパイラルフイン３
の間に挾持されて上昇し、シュート５を介し排土ポンプ
７から所定に排出するようにされるが、先述した如く基
本的にスパイラルフイン３、及び、シャンク２には当該
掘削土壌が粘着的に強固に塊状に付着し、容易には自然
剥離せず、共回り的に上昇しようとする。

【００２０】而して、この出願の発明においては、剥土
材圧送配管１４についてカバーフレーム８に近接した開
閉バルブ１３を該掘削時点では閉じ状態にし、排土プロ
セスでは開き、剥土材タンク１９の流量調整バルブ２０
を所定開度に開き、圧力調整バルブ１７を所定に開くこ
とにより、剥土材２５は高圧エアーにより被圧的に圧送
されると共に、当該圧送プロセスにおいて一種の管内気
液混合作用が行われ、気泡を含有した気液混合状態の流
体として圧送されて剥土材チャンバ９内に圧送されると
共にスリットパネル１１の各ジェットノズル１０から気
液混合状態の剥土材２５のジェットとして噴出され、各
オーガー１のシャンク２、及び、スパイラルフイン３の
表面に向って衝突し、その運動エネルギーは付着してい
る掘削土壌に衝撃作用を付与し土壌は細分化されて徐々
に剥離し、含液状態となってスラリー状の剥土２６とし
て剥土材２５の噴流と共にシュート５からガイド６を経
て排土ポンプ７から所定に排出され、所定に次段処理に
送給される。

【００２１】この場合、ホース、或いは、パイプを介し
ての次段処理への送給は土壌が剥土材２５によりスラリ
ー状とされていることから流過抵抗が少く、スムーズに
行われる。

【００２２】尚、排土ポンプ７はそのプロセスでのホモ
ジナイズ的なミキシングを行い、スラリー化をより良く
促進する。

【００２３】当該プロセスにおいて、剥土材２５は気液
を含有する一種の気液混合体の流体であり、付着土壌に
対しスムーズな剥離作用を与え、シャンク２やスパイラ
ルフイン３、そして、ホース，パイプに対する機械的損
傷や歪等を与えることはなく、又、付着土壌は流体よる
衝撃力のためスムーズに細分化しつつ剥離除去されるこ
とになる。

【００２４】そして、剥土材は界面活性剤等の流動化剤
を水により攪拌混合されて質量が大きいために、シャン
ク２やスパイラルフイン３に付着した掘削土壌に対して
は確実にこれを壊砕し、剥離除去することが出来、又、
気液混合流体であることから、シャンク２やスパイラル
フイン３の損傷や変形，歪等を付与する機械的作用は全
くないものである。

【００２５】そして、該シャンク２やスパイラルフイン
３に対する付着土壌の壊砕作用、及び、剥離除去作用を
行った後は該シャンク２、及び、スパイラルフイン３に
含有水分による一種の液濡れ状態を現出するために、次
回の掘削に伴う掘削土壌の該シャンク２やスパイラルフ
イン３に対する土壌付着防止機能やスムーズな剥土機
能、及び、剥離機能を有するように作用するものであ
る。

【００２６】そして、当該挾持掘削土壌のシャンク２、
スパイラルフイン３に対する剥土除去作用は図４に示す
様に、全てのジェットノズル１０，１０…からの剥土材
２５の噴出ジェットが該シャンク２やスパイラルフイン
３の表面に衝突噴射することにより壊砕作用と剥離除去
作用を行い、カバーフレーム８のゾーンに於て確実に下
から上昇する掘削土壌を剥離する。

【００２７】次に、図５、乃至、図７に示す実施例にお
いては、シャンク２、及び、スパイラルフイン３に対す
る気液を含有する気液混合状態の剥土材２５の噴出を行
うジェットノズル１０をスパイラルフイン３の回転ゾー
ンに近接させて円弧状に彎曲形成して剥土材チャンバ９
' の内側に設け、積極的に気液を含む気液混合状態の剥
土材２５をスパイラルフイン３、及び、シャンク２に衝
撃的に噴出させ、より効果的に掘削土壌の壊砕、及び、
剥土を行うようにした態様である。

【００２８】而して、上述各実施例は当該地盤に対する
削孔を形成する基本的プロセスでのオーガーに付着した
掘削土壌の剥土を該オーガーから効果的に行うようにし
た基本的態様であるが、図８に示す実施例はこれを地盤
中にソイルセメントコラムを地上混合置換方式により構
築形成する態様として示したものであり、当該軟弱地盤
の所定部位に搬入セットされた台車２７のリーダー２８
に駆動装置、及び、静圧付与装置２９、スイーベルジョ
イント３０を上部にして設けたオーガー１（シングルタ
イプ、或いは、多軸タイプのいづれでも可）をカバーフ
レーム８を貫通して削孔３１を形成し、掘削土を排土を
して剥土プラントＡからの剥土とスラリー状に混合し排
土ポンプ７により輸送配管３２を介しバッチャープラン
ト３３の土砂ホッパ３４に供給し、セメント３５、及
び、水と共に連続ミキサー３６で改良土としてスラリー
状に混合攪拌し、改良土ポンプ３７により輸送ホース３
８を介しスイーベルジョイント３０によりシャンク２の
内部通路を通って削孔３１内に圧送し、掘削土壌と改良
土とを置換してソイルセメントコラムを形成するように
したものであり、当該実施例においては排土ポンプ７か
らバッチャープラント３３に送給するプロセスで上述各
実施例同様にオーガー１のシャンク２、及び、スパイラ
ルフイン３に付着した掘削土壌を剥土材プラントＡから
の気液混合流体状態の剥土材２５により確実、且つ、ス
ムーズに壊砕，剥土し、したがって、排土は細分化した
土壌となり、剥土材２５の流体とを混合したスラリー状
となるので排土ポンプ７、及び、輸送配管３２内でバッ
チャープラント３３に送給されるプロセスで、可及的に
摩擦抵抗を低下されてスムーズに送給され、又、排土ポ
ンプ７、或いは、輸送配管３２の摩耗や損傷を防ぎ、
又、改良土ポンプ３７、及び、圧送ホース３８、及び、
スイーベルジョイント３０に於ける改良土の輸送におい
ても上述同様ホモジナイズされたスラリーのため摩擦抵
抗が少く、スムーズな輸送が図れるものである。

【００２９】したがって、当該実施例においても剥土、
及び、改良土の流動性を良好にし、ポンプ圧送がスムー
ズに行われ、剥土とセメントとの混合攪拌が容易に行
え、改良土の削孔内への充填も容易に行われ、信頼性の
高い高精度のソイルセメントコラムが形成されることに
なる。

【００３０】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施例に限るものでないことは勿論であり、例えば、オー
ガーのスパイラルフインは連続スクリュウばかりでな
く、部分的に切りかけられた切りかきスクリュウの部分
スパイラルフインであっても良い等種々の態様が採用可
能である。

【００３１】又、設計変更的には多軸オーガーの場合、
４連，５連等の多連パネルに出来得ることは勿論のこと
である。

【００３２】そして、施工対称は連続地中壁等の形成の
地盤削孔に対しても適用出来ることは勿論のことであ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に軟弱地盤改良や基礎杭等地中構造物の形成に際しオー
ガーにより当該地盤を掘削して削孔形成するプロセスに
おいて、オーガーのスパイラルフイン、及び、シャンク
に付着する掘削土壌の剥離除去による剥土が確実、且
つ、スムーズに行われ、計画通りの削孔が出来るという
優れた効果が奏される。

【００３４】而して、オーガーに付着した掘削土壌の剥
土材としては界面活性剤等の流動化剤と水等の混合した
もの、更に、高圧空気等による気体輸送を介し気泡を含
む気液混合流体状態でシャンクやスパイラルフインに高
い動圧で噴出することが出来るために、当該動圧による
噴出エネルギーでシャンクやスパイラルフインに強固に
付着している掘削土壌を細分化しつつスムーズに完全に
剥離し除去することが出来るのみならず、該シャンクや
スパイラルフインの表面に損傷や歪，変形等を与えるこ
とがない効果が奏される。

【００３５】又、剥土プロセスにおいて排出される細分
化された掘削土壌に混合状態の剥土材が混入されること
から、排土の輸送や排土とセメント等の改良材の混合が
容易であると共に改良土の削孔へのフイードバックにも
良好な流動性を与える効果がある。

【００３６】更に又、付着した掘削途上を剥離したオー
ガーのシャンクやスパイラルフインに剥土材が液濡れ状
態で付着することにより、次回の掘削に際しての掘削土
壌の付着を防止出来るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の基本的実施例のシステム模式
図である。

【図２】同、部分横断面図である。

【図３】同、部分縦断面図である。

【図４】１本のオーガーに対する気液混合流体状態の剥
土材の噴出プロセス模式側面図である。

【図５】別の実施例の模式断面図である。

【図６】同、部分縦断面図である。

【図７】同、部分平断面図である。

【図８】別の実施例のプラントの全体概略模式図であ
る。

【符号の説明】

３２ 削孔 １ オーガー ３ スパイラルフイン ２５ 剥土材 ２３ 流動化剤タンク １６ 高圧エアータンク ９ 剥土材チャンバ １０ ジェットノズル １４ 剥土材圧送用配管 １９ 剥土材タンク １６ 高圧気体タンク ８ カバーフレーム Ａ 剥土材プラント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000149206 株式会社大阪防水建設社 大阪府大阪市天王寺区餌差町７番６号 (71)出願人 000140292 株式会社奥村組 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 (71)出願人 000205328 大阪セメント株式会社 大阪府大阪市北区堂島浜１丁目４番４号 (71)出願人 000146928 株式会社森本組 大阪府大阪市天王寺区夕陽丘町４番11号 (71)出願人 000140694 株式会社加藤建設 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市場 19番地の１ (71)出願人 000148346 株式会社銭高組 大阪府大阪市西区西本町２丁目２番11号 (71)出願人 390036515 株式会社鴻池組 大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号 (71)出願人 390036504 日特建設株式会社 東京都中央区銀座８丁目14番14号 (71)出願人 000004123 日本鋼管株式会社 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 (72)発明者 村上 進 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 脇田 恒夫 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 大日向 正明 大阪府天王寺区餌差町７番６号 株式会社 大阪防水建設社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤に対して掘削を行ったオーガーのフイ
   ンに付着した土壌を流体ジェットにより除去する建設施
   工用オーガーの土壌処理方法において、該オーガーの排
   土部位にて気液混合流体状の剥土材のジェットをオーガ
   ーフインに噴出衝突させるようにすることを特徴とする
   建設施工用オーガーの土壌処理方法。
2. 【請求項２】上記気液混合流体の剥土材は液体に流動化
   剤を混合攪拌させた剥土材として高圧気体で圧送するよ
   うにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   建設施工用オーガーの土壌処理方法。
3. 【請求項３】上記流動化剤に界面活性剤を含むようにす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の建設施
   工用オーガーの土壌処理方法。
4. 【請求項４】地盤に対して掘削を行ったオーガーのフイ
   ンに付着した土壌を除去する建設施工用オーガーの土壌
   処理方法に使用する装置において、オーガーに近接して
   ジェットノズルを設けると共に剥土材圧送用の配管に接
   続し、該圧送配管には剥土材タンクと高圧気体タンクと
   が接続されていることを特徴とする建設施工用オーガー
   の土壌処理装置。
5. 【請求項５】上記ジェットノズルがオーガーを囲繞する
   カバーフレームに付設されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の建設施工用オーガーの土壌処理
   装置。
6. 【請求項６】上記オーガーが相互に併設された多軸オー
   ガーに形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の建設施工用オーガーの土壌処理装置。